3.5.1 有机合成 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

该高中化学课件聚焦有机合成的主要任务，通过复习回顾常见官能团转化关系图及反应类型，搭建新旧知识桥梁，系统梳理构建碳骨架（增长、缩短、成环）和引入官能团的核心内容，为学生提供清晰的学习支架。 其亮点在于以具体反应实例（如HCN加成增长碳链、烯烃氧化缩短碳链）和分类归纳方法，强化物质转化的化学观念与科学思维，结合官能团保护等实践案例，助力学生形成知识网络，教师可高效开展教学，提升学生解决合成问题的能力。

第三章 合成高分子 第五节　有机合成 第1课时 有机合成的主要任务　 复习回顾：常见官能团的转化关系图1： 卤代烃消去反应 加成反应 酯水解反应 连续氧化反应 卤代烃水解反应 酯化/取代反应 卤代烃消去反应 醇取代反应 苯； 苯的同系物（如甲苯）； 苯酚。 胺； 酰胺。 复习回顾：常见官能团/有机物的转化关系图2： 苯； 苯的同系物（如甲苯）； 苯酚。 胺； 酰胺。 德国化学家维勒 从远古时代起，人类长期依靠自然界的资源生存。在实践中，人类逐渐学会了对自然资源进行加工和转化，从生物体中获得有机化合物。然而，自然资源是有限的，天然有机物的性能并不能满足人们的全部需要。19世纪20年代，德国化学家维勒合成了尿素，开创了人工合成有机物的新时代。此后，人们陆续合成了多种天然有机物，还合成了大量自然界并不存在的新的有机物，以满足生产、生活和科学研究对物质性质的特殊需要。有机合成帮助人们发现和制备了一系列药物、香料、染料、催化剂、添加剂等，有力地推动了材料科学和生命科学的发展。 一、有机合成的主要任务 有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。 一、有机合成的主要任务 ①烯/炔等与HCN(氢氰酸)加成后再水解反应: ②醛与HCN(氢氰酸)加成,再还原反应: ③酮与HCN(氢氰酸)的加成反应，再水解反应： 1、构建碳骨架 当原料（反应物）分子中的碳原子数少于目标（产物）分子中的碳原子数时，可以通过引入含碳原子的官能团等方式使碳链增长。 例如，烯/炔烃和醛/酮中的不饱和键与HCN氢氰酸发生加成反应生成含有氰基（—CN）的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。 这样，在将羧基、氨基等官能团引入碳链的同时，产物较原料分子增加了一个碳原子！ (1)碳链的增长 6 ④双缩醛反应：含有α­H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β­羟基醛，进而发生消去反应。 醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子（α-H）受羰基吸电子的影响，具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可与醛基发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α,β-不饱和醛。这类反应被称为羟醛缩合反应，是一种常用的增长碳链的方法。 (1)碳链的增长 ①②③烯/炔//醛//酮等与HCN(氢氰酸)先加成后再水解反应: 加成反应 消去反应 另：⑤卤代烃与NaCN的取代反应 1、构建碳骨架 练习：苯甲醛与乙醛的缩醛反应；乙醛与丙醛的缩醛反应。 7 (2)碳链缩短 ①烷烃的裂化（裂解）反应： ②烯烃被酸性高锰酸钾溶液等氧化，生成碳链缩短（断双键！）的羧酸或酮。 ③炔烃被酸性高锰酸钾溶液等氧化，生成碳链缩短（断叁键！）的羧酸。 举例： 1、构建碳骨架 (1)碳链的增长：①烯/炔//醛//酮等与HCN(氢氰酸)先加成后再水解反应;②卤代烃与NaCN的取代反应;③双缩醛反应. C4H10→ CH4+C3H6 △ 8 ④芳香烃/苯的同系物的侧链(直连C上有H)被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸。 ①2-甲基-2-丁烯与酸性高锰酸钾溶液反应: ②乙苯与酸性高锰酸钾溶液反应: 1、构建碳骨架 (2)碳链缩短 小结：氧化反应等可以使某些烃分子链缩短。例如，烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮(方式：断双键！得O!)。例如： (1)碳链的增长：①烯/炔//醛//酮等与HCN(氢氰酸)加成后再水解反应;②卤代烃与NaCN的取代反应;③双缩醛反应. (3)碳链成环：单烯烃或共轭二烯烃与烯或炔的加成成环反应，以及成环酯或环醚等。 ①环加成：共轭二烯烃(含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3­丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯­阿尔德反应(Diels­Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架等。如： 1,3-丁二烯与丙烯酸反应:（反应方式为发生1，4加成及环加成反应） 变式题：部分改变反应物或生成物的结构 技巧：先分析不变结构部分，包括碳数！ 1、构建碳骨架 (1)碳链的增长：①烯/炔//醛//酮等与HCN(氢氰酸)加成后再水解反应;②卤代烃与NaCN的取代反应;③双缩醛反应。 (2)碳链缩短：①烷烃的裂化（裂解）反应：②烯烃/炔烃被酸性高锰酸钾溶液等氧化，断双/叁键，生成碳链缩短的羧酸或酮；④芳香烃/苯的同系物的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸。 10 ②形成环酯： ①双烯环加成反应： 说明：生成环状酯结构条件（多个相关官能团）！ 还可生成：普通酯/内酯/高聚酯； (认识酯基！及命名。) 1、构建碳骨架 (3)碳链成环 (1)碳链的增长：①烯/炔//醛//酮等与HCN(氢氰酸)加成后再水解反应;②卤代烃与NaCN的取代反应;③双缩醛反应. (2)碳链缩短：①烷烃的裂化（裂解）反应：②烯烃/炔烃被酸性高锰酸钾溶液等氧化，断双/叁键，生成碳链缩短的羧酸或酮；④芳香烃/苯的同系物的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸。 2、引入官能团 常见官能团的引入或生成：总结 官能团 引入方法(举例) 碳碳双键 卤代烃的消去或醇的消去或炔烃的不完全加成反应。 碳卤键 烯烃、炔烃的加成反应或 烷烃、烯烃、炔烃、苯及苯的同系物/芳香烃的取代或醇、酚的取代反应。 羟基 烯烃与水的加成或卤代烃的水解或醛/酮的加氢还原或酯的水解反应。 醛基 醇的催化氧化或烯烃的氧化或炔烃与水的加成反应。 羧基 醇的直接氧化或醛的氧化或酯/酰胺的水解或烯/炔烃/苯的同系物的直接强氧化反应 酯基 酯化反应 引入官能团(包括引入、消除)的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原反应等。 13 例如： ＋Br2 Fe —Br＋HBr —CH3＋Cl2 光照 —CH2Cl＋HCl CH2＝CH—CH3＋Cl2 500~600℃ 或光照 CH2＝CH—CH2Cl＋HCl (1)卤素原子-X的引入方法： 引入官能团(包括引入、消除)的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原反应等。 ①烃与卤素单质的取代反应 2、引入官能团 烷烃/烯烃/炔烃/苯及苯的同系物/芳香烃的取代或烯烃/炔烃的加成或醇、酚的取代。 ＋Br2 —Br —Br CH2＝CH—CH3＋Br2 CH2Br—CHBr—CH3 CH2＝CH—CH3＋HBr CH3—CHBr—CH3 CH2Br—CH2—CH3 或 CH≡CH＋HCl 催化剂 △ CH2＝CHCl 例如： △ R—OH＋HX R—X＋H2O ②不饱和烃与卤素单质/溶液、卤化氢等的加成反应。 ③醇与浓氢卤酸的取代反应。 (1)卤素原子-X的引入方法： ①各种烃与卤素单质的取代反应。 ＋Br2 Fe —Br＋HBr —CH3＋Cl2 光照 —CH2Cl＋HCl CH2＝CH—CH3＋Cl2 500~600℃ 或光照 CH2＝CH—CH2Cl＋HCl 催化剂 △ 烷烃/烯烃/炔烃/苯及苯的同系物/芳香烃的取代或烯烃/炔烃的加成或醇、酚的取代。 说明2：不对称烯烃的不对称加成反应（主要方式：H加多！） 说明：不饱和烃与卤素单质/卤素水溶液及卤素的CCl4溶液都可加成反应！且不需要反应条件！ a. 烯烃水化生成醇。例如： CH2＝CH2＋H2O 催化剂 加压，△ CH3—CH2—OH b. 卤代烃在强碱性水溶液中水解生成醇。例如： CH3—CH2—Br＋NaOH CH3—CH2—OH＋NaBr 水 △ (2)羟基-OH的引入方法： ①醇羟基的引入方法 c. 醛或酮与氢气加成/还原生成醇。例如： d. 酯水解生成醇。例如： CH3—CHO＋H2 Ni △ CH3—CH2—OH CH3COCH3＋H2 Ni △ CH3CH(OH)CH3 CH3COOCH2CH3＋H2O H＋ △ CH3COOH＋CH3CH2OH 学科网原创 烯与H2O加成，卤代烃水解，醛、酮与H2加成，酯水解反应等。 注意. 多卤代烃水解可生成多个羟基/多元醇。 a. 酚钠盐溶液中加酸或通入CO2生成苯酚。例如： —ONa＋CO2＋H2O —OH＋NaHCO3 b. 苯的卤代物水解生成苯酚。例如： —Cl＋H2O 一定条件下 —OH＋HCl ②酚羟基的引入方法： (2)羟基-OH的引入方法： ①醇羟基的引入方法：烯与H2O加成，卤代烃水解，醛、酮与H2加成，酯水解反应等。 ①. 醇的消去反应(有相邻H！)引入碳碳双键。例如： CH2＝CH2↑＋H2O CH3CH2OH 浓硫酸 170℃ ②. 卤代烃的消去反应(有相邻H！)引入碳碳双键。例： CH3CH2Br＋NaOH 乙醇 CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O ③. 炔烃与H2、HX、X2的不完全加成（限制物质的量）可得碳碳双键。例如： CH≡CH＋HCl 催化剂 △ CH2＝CHCl (3)碳碳双键C=C引入方法： 醇的催化氧化（结构上有相连H!）可引入碳氧双键。例如： 2RCH2OH＋O2 催化剂 △ 2RCHO＋2H2O 2RCH(OH)R'＋O2 催化剂 △ 2R—C—R＋2H2O O (4)碳氧双键C=O（醛/酮）的引入方法 醇的消去或卤代烃的消去或炔烃的不完全加成反应。 醇的催化氧化或烯烃的氧化或炔烃与水的加成反应。 伯醇：有2个相连H。 仲醇：有1个相连H。 (5)引入醛基-CHO（或酮羰基-CO-）： 2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O ②某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化(断碳碳双键)的反应： 醇的催化氧化或烯烃的氧化或炔烃与水的加成反应。 ①伯醇等醇的催化氧化（结构上有相连H!）可引入碳氧双键。例如： 2RCH2OH＋O2 催化剂 △ 2RCHO＋2H2O 2RCH(OH)R'＋O2 催化剂 △ 2R—C—R＋2H2O O 伯醇：有2个相连H。 伯醇：有2个相连H。 仲醇：有1个相连H。 CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O △ CH3COONa CH3COOH H＋ 2CH3CHO＋O2 2CH3COOH 催化剂 △ CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O △ (6)羧基-COOH的引入方法： ④醛被弱氧化剂氧化。例如： ②醛被氧气氧化成羧酸。例如： ⑤酯在酸性条件下水解。例如： ③含侧链的芳香烃(直连C有H)被强氧化剂氧化。例如： CH3COOCH2CH3 CH3COOH＋CH3CH2OH H＋ △ —CH3 —COOH KMnO4 H＋ ①伯醇被强氧化剂酸性高锰酸钾溶液等直接氧化的反应： 醇的直接氧化或醛的氧化或烯/炔烃/苯的同系物的直接强氧化反应 或酯/酰胺的水解反应。 伯醇：有2个相连H。 CH3COONH4 CH3COOH H＋ (7)引入酯基-COO-：(酯化反应) ①加成反应 不饱和键 ②取代、消去、酯化、氧化反应 羟基 ③加成/还原、氧化反应 醛基 ④消去、水解反应 卤原子 ⑤水解反应 酯基 3、官能团的消除 小结：利用官能团的性质 醇/烯 醛 羧酸 [O] [O] ②通过消去、加成（控制试剂）、水解反应使官能团数目增加或减少。如： CH3CH2OH CH2＝CH2 消去 －H2O 加成 ＋Cl2 CH2—CH2 Cl Cl 水解 CH2—CH2 OH OH ③通过消去、加成（控制试剂）使官能团位置改变。如： CH3CH2CH2Cl CH3—CH—CH3 Cl CH3CH＝CH2 加成（＋ HCl） 消去（－HCl） 4、官能团的转化：种类、数目、位置变化！ ①利用官能团的衍生关系进行官能团种类转化。例如： 注意. 多卤代烃水解可生成多个羟基/多元醇。 注意2. 不对称加成规则（主要方式：H加多！）。 5、官能团的保护 含有多个官能团的有机物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该非目标官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。例如，有机合成中的某些反应可能会使羟基受到影响，需要对羟基进行保护。此时，可以先将羟基转化为醚键，使醇转化为在一般反应条件下比较稳定的醚。待相关合成反应结束后，再在一定条件下脱除起保护作用的基团（保护基），恢复羟基。 24 因酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化（取代/中和）为-ONa(或-OCH3)，待其他基团氧化后，再酸化使其转化为-OH。问题： (1)酚羟基的保护 ONa COOH OH COOH NaOH KMnO4/H＋ H＋ ONa CH3 OH CH3 OH CH3 OH COOH KMnO4/H＋ 5、官能团的保护 说明：酚羟基/苯环甲基均易/会被氧化！ 碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前，可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。问题: (2)碳碳双键的保护 5、官能团的保护 　　CH2=CH-CHO 　　　　　　　　　　　　　　　CH2=CH-COOH O2 [Ag(NH3)2]OH [或Ｃu(OH )2] 或酸性高锰酸钾溶液 CH2=CH-CH2OH 　　　　　　　　　　　　　　　　　 CH2=CH-COOH [Ag(NH3)2]OH [或Ｃu(OH )2] 或酸性高锰酸钾溶液 问题1: 问题2: CH2=CH-CH2OH CH2－CH-CH2OH H　　X 　　　　 HX/催化剂 CH2－CH-COOH H　　X 　　　　 或酸性高锰酸钾溶液：强氧化剂可直接氧化成羧基！ CH2=CH-COOH NaOH醇溶液加热/H+ 加成反应 (保护双键不被氧化) 氧化 消去/复分解反应 (1)酚羟基的保护 酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化（取代/中和）为-ONa(或-OCH3)，待其他基团氧化后，再酸化等使其转化为-OH。 说明：强氧化剂使碳碳双键及醛基均会被氧化！ 说明：强氧化剂使碳碳双键及醇羟基均被氧化！ 说明：弱氧化剂均不能氧化碳碳双键及醇羟基 O2 O2 丙烯醛 丙烯酸 丙烯醇 THE END CH3COOH+ $